• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Kan robotar skydda oss i surfen?

    Mekatroniska ingenjörer:Declan Burke, Dr Airlie Chapman, Dr Eric Schoof och James Kennedy. Kredit:University of Melbourne

    Tänk dig att det finns en flock flygrobotar som letar efter en förlorad vandrare. De måste täcka ett stort område med avlägsen buske och en central befälhavare fungerar inte eftersom de är så utspridda.

    Så, istället, robotarna arbetar tillsammans för att beräkna det bästa sättet att täcka och söka i detta stora område exakt och snabbt.

    Detta scenario är mindre Black Mirror än det låter, och mer om att fokusera på praktiska lösningar för jobb som är svåra för människor att göra, säger Dr Arlie Chapman från Melbourne School of Engineering.

    Beskriver fokus för hennes forskning inom mekatronisk teknik, Dr Chapman säger "det fokuserar på robotar med flera fordon, eller många robotar som arbetar tillsammans för att uppnå ett gemensamt mål ".

    Mekatroniska ingenjörer utforskar utvecklingen inom automation och tillverkning - blandar flera teknikområden. Och det kan handla om att skapa smarta maskiner som är medvetna om sin omgivning och kan fatta autonoma beslut.

    Dr Chapman arbetar specifikt inom området för flera fordon, eller svärm, robotik.

    Och hon sparkar seriösa mål i STEM. År 2018, Dr Chapman var mottagare av en L'Oréal och UNESCO For Women in Science stipendium, fira prestationerna för exceptionella kvinnor i STEM under olika karriärstadier.

    Med hjälp av en kombination av mekaniska, el- och mjukvaruteknik för att bygga robotarna, Dr Chapman programmerar sedan fordonen med algoritmer för att reagera och tänka självständigt.

    "Det finns fördelar med att använda många mindre obemannade luftfartyg (UAV) i stället för ett stort, särskilt för jobb som att städa upp ett oljeutsläpp, miljöövervakning eller sökning efter överlevande efter en gruvkollaps, säger doktor Chapman.

    Det finns inte bara elementet av redundans med mindre fordon - att förlora en liten UAV ur en grupp är mindre problem än att förlora en enda stor UAV - men det finns också genomförandefördelar. För en sak, det finns den förbättrade täckningsförmågan och minskade kostnader.

    "En svärm av billiga små robotar, var och en med liten förmåga, kan ersätta en dyrbart mycket kapabel robot, " hon säger.

    I Australien, UAV används nu för jordbruksövervakning såväl som för surfing och räddning i havet, vilket innebär att få jobbet gjort snabbare vilket är särskilt viktigt för tidskänsliga applikationer.

    För närvarande för räddningsinsatser, en utbildad livräddare behövs för att flyga UAV. Men vore det inte lättare om UAV kunde arbeta självständigt, som undviker att ta bort livräddaren från sitt expertområde, medan du lägger till ytterligare ett par "ögon" som tittar på simmare i surfen?

    En svärm av billiga små robotar, var och en med liten förmåga, kan ersätta en dyr robot. Kredit:University of Melbourne

    Men Australiens ibland dödliga surf är bara en fara som kan övervakas av Dr Chapman och hennes kollegas forskning.

    "I busks brandbekämpning, autonoma system kan fungera tillsammans med människor. En flock flygbilar kan stödja brandmän genom att tillhandahålla kritisk information om de förändrade brandförhållandena.

    "När brandmän rör sig med brandfronten, flocken kan röra sig i konsert, bättre positionera sig för att samla in och vidarebefordra mer viktig information. Detta kallas människa-svärm interaktion, säger doktor Chapman.

    Även om det kan låta tekniskt skrämmande, Dr Chapman säger att en del av hennes jobb är att kommunicera "lättförståliga lösningar på riktigt komplexa problem". Och hon använder den färdigheten för att driva nytta tillbaka till verkliga resultat, i surfen, på gården och i vildmarken.

    Potentialen för Dr Chapmans arbete att påverka i flera branscher är också långtgående, inklusive flyg och försvar, kritisk infrastruktur och logistik, jordbruksrobotik, och till och med automatisering inom gruvdrift. Och det går tillbaka till hennes mål att ta bort det mänskliga elementet från "tråkigt, smutsiga och farliga uppgifter ".

    Medan hennes forskning ser till framtiden, Dr Chapmans inspiration kommer också från naturen.

    "Jag har alltid varit mycket mattebaserad. Möjligheten att se något uppträda och dansa till din matematik är väldigt spännande. Du kan titta på fisk som myllrar, eller en flock fåglar och du kan skriva samma ekvation för robotar, " hon säger.

    Men doktor Chapman säger att det också finns en ökande möjlighet för människa -robot -interaktion och samarbete - att kombinera krafter för att lösa samhällets stora utmaningar.

    "I framtiden, UAV kommer att bli mer oansenliga, agera som insamlare av stora data, "säger Dr Chapman." Mindre fordon kommer att vara en kärnkomponent här, samlar tyst i realtid, fågelperspektivsinformation som är avgörande för att sammankopplade system ska fungera bra totalt. "

    "Dessa robotar kan ge oss tillförlitliga data som ökar vår kunskap om världen. Precisionsvattning av grödor, till exempel, kan ge oss mer exakta kartor över landerosion, grödans hälsa och vattenavrinning, samtidigt som vattenanvändningen minimeras, " hon säger.

    Så, robotar och människor som arbetar tillsammans.

    Denna sammankoppling är något Dr Chapman säger är en trend vi kommer att se ökande i framtidens konstruktion. Oavsett om det är att använda robotar för att förbättra effektiviteten hos samordnade räddningar vid katastrofåterställning eller förbättra sammankopplade transportnät, potentialen för robotar med flera fordon att hjälpa människor är obegränsad.

    "Vi hoppas att vi en dag kan skapa en robotsvärm som kan uppträda och dansa som en flock starar - allt genom matematik och teknik."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com